PNAS  (IF=9.499)  2021-05-18

代尔夫特理工大学机械、海洋和材料工程学院 Daniel Tam课题组

运动细胞在固体界面的聚集增加了表面接触的速率和表面附着的可能性，从而导致表面定植和生物膜的形成。物理边界附近的细胞密度分布受微颗粒与其物理环境之间的相互作用的影响，这种相互作用包括水动力和空间相互作用以及随机效应。研究这些效应仍然是一个实验性的挑战。本文中，我们用一定制的四摄像头显微镜在一个相对不受约束的三维（3D）区域中跟踪一个运动拉拔器型莱茵衣藻种群。我们的实验产生了大量的3D轨迹样本，包括细胞表面与平面壁的接触，研究者对游动细胞的动力学和随机性进行了完整的描述。使用这个大数据样本，将其与蒙特卡罗模拟相结合，以确定单细胞水平的动力学与细胞密度之间的关系。实验表明，近壁散射是双峰的，对应于空间和水动力效应。然而，研究发现，这种近壁动力学对细胞在表面的积累几乎没有影响。另外，研究结果表明细胞诱导的表面定向旋转导致了垂直轨道行为和跳跃轨迹，与Long-range一致。我们认为这种长期效应是细胞表面显著积累的根本原因。

原文及链接：Hopping trajectories due to long-range interactions determine surface accumulation of microalgae

https://doi.org/10.1073/pnas.2102095118